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有关 BIM 技术指导施工应用的案例分析高鹏飞 王宇浩 李佳俊（浙江中南建设集团有限公司，浙江 杭州 31000）摘要：随着幕墙行业的发展进步，BIM 技术的应用逐渐呈现趋势化、常规化，采用 BIM 设计的图纸日益增多，在建筑方案设计及细分领域开始显现出设计深度的加强，如异形双曲建筑外形设计、参数化立面设计、管道安装设计、细部结构设计等。但是BIM 技术在施工现场指导和应用的程度还处于相对浅薄的境地，只有复杂的异形、超高的难度、大型地标能够支撑 BIM 技术的施工应用，BIM 技术施工应用的案例也少之又少。该文从实际角度出发，对有特点、变化多、施工难、结构高耸的建筑的 BIM 应用实施进行分析。关键词：BIM；施工技术；技术要点；应用分析在众多的异形幕墙中，BIM 技术设计已经逐渐成熟，越来越多的幕墙工程开始不仅仅停留于 BIM 的设计上，还更加注重BIM 施工指导的应用，以完美实现其设计理念和设计形态。宝山再生能源利用中心项目就是一个具有 BIM 指导特色的异形幕墙工程。一、工程施工中 BIM 应用价值与技术特征（一）应用价值BIM 技术是一种建筑信息模型，最早起源于美国，通过BIM 表示建筑物理性特征和功能性特征。现如今，BIM 技术已经在建筑工程领域得到广泛应用，很多西方国家对 BIM 技术进行了深入且广泛的研究。改革开放以后，我国建筑业飞速发展，BIM 技术也开始在行业中得到运用。目前，BIM 技术的应用大多体现在复杂程度更高的工程建筑、古典建筑和珍贵文物项目的修复等领域。发挥 BIM 技术的优势，可以提高施工准确性。对工程项目参与方而言，运用 BIM 技术可以有效地节约项目成本、缩短项目施工周期。在 BIM 技术应用前，工程施工的各个流程均由施工人员采取网络规划形式展开。但是，在工程施工逐渐转变为信息化模式后，这种网络规划的传统方法也逐渐暴露出一些问题，如无法提前预测突发状况、识别施工影响因素不够准确等。这为BIM 技术的应用创造了条件，可以利用 BIM 技术监测工程施工中时间、空间维度发生的变化，并在数据系统中加以展示。此外，BIM 技术还可以帮助施工人员获取现场施工的最新数据，同时可以关注项目施工方向的变化规律，随时优化数据库系统；管理人员也能够利用 BIM 技术获取施工重点，达到提高工程施工精度、施工效率的目的。（二）技术特征1.施工过程可视性与传统二维化设计相比 BIM 技术的可视化特征是，一项优势。利用 BIM 技术，可实现工程施工向三维化阶段的转变。施工人员构建的 BIM 三维化模型，具有直观性、立体性特征，施工过程中以该模型为参照物，可以对工程特征进行详细了解。另外，BIM 技术应用在工程施工设计环节，可凭借其立体性优势，有效改善设计效果，并为设计阶段赋予可视化的特征。在组织施工期间，应用 BIM 技术可以更加详细地观察现场施工细节，加强施工过程的可视性。开展施工管理工作利用 BIM 技术，可以清晰地发现施工问题，从而促进施工各项工作的实施。2.施工模拟性应用 BIM 技术可以构建虚拟模型，模拟工程施工全过程，这是 BIM 技术的核心优势与特征，凭借该特点进行工程施工可以提前发现一些问题。例如，在工程设计环节，可以应用 BIM技术直接模拟工程设计，从而发现设计环节中的一些隐藏问题。有些问题一般无法在平面设计图纸中发现，直到后续施工环节才会显现，容易引发管道碰撞、尺寸参数错误等问题。对此，可以通过 BIM 技术展开施工设计的三维化模拟，提高施工设计和实际的贴合度，使得设计环节的大部分问题都可以在建模中被发现，从而优化设计成效。综上所述，应用 BIM 技术模拟工程，有利于展现施工中的细节，并有效地规避施工中的风险。3.施工过程协调性在工程施工中采用 BIM 技术，有利于施工人员、部门更加密切地沟通，能够提高施工过程的协调性。通过 BIM 技术，可以将工程的所有信息直观展现出来，无论是设计人员、施工人员还是管理人员，均可以通过 BIM 技术建模获取设计、施工、管理所需信息，有效地沟通并解决工程施工面临的问题。二、BIM 技术应用领域（一）3D 建模BIM 技术具有 3D 建模功能，利用 BIM 技术能够更加贴合工程施工的实际情况，为施工人员解决现场施工问题提供参照物，也能够为后续施工奠定基础。3D 建模阶段运用 BIM 技术，需要在软件中进行相关操作。工作人员通过软件自带的编制、构图功能，按照实际情况与需求构建模型，还可以自行选择模型的数量、大小、材质等。需要注意的是，应用 BIM 技术建模期间，可能部分文件不能使用 IFC 模式解析，而必须利用 BIM技术转化，转化时可能会使重要数据丢失。面对此类问题，工作人员要做好更换，要使用 ITC 编码进行相应处理，或是通过其他软件筛选文件种类，以免因文件格式转换导致数据丢失而影响 3D 建模。土木建筑形式比较多元化，会增加工程施工难度，也会使工作人员在施工过程中面临一些不便。121总第239期/2023/6/学人问津采用 3D 建模技术，真实地模拟建筑外形，能够给现场后续施工提供真实且全面的数据。如工程项目设计为喇叭形，工作人员在观察建筑形态后，获取高度、尺寸等参数，构建与项目更加贴合的模型，为工程项目的设计提供帮助。BIM 技术在喇叭形建筑施工中的应用，还可以起到调整的作用，以免产生其他问题，从而降低设计图纸失误的概率。（二）施工细化BIM 技术具有施工过程细化的作用，工作人员在搭建好整体框架之后即可以进行相应的细化处理。负责细化施工的工作人员，要采集比较全面的信息，以与工程施工现场实际情况相结合，在构建模型中展现施工内容，为之后的现场施工提供比较全面的参照。（三）施工模拟模拟技术在 BIM 技术中比较特殊，在获取参数进行 3D 模型构建的过程中，体现出可视性、动态性的特征。工程施工中运用 BIM 技术可以增加项目的可预见性，使施工更具前瞻性。工作人员运用 BIM 技术，使技术本身与体系相融合，在完成3D 建模后再构建 4D 体系，对工程施工内容进行更加具体的模拟，可实时查看现场的施工进度。一般情况下，单独使用一项技术并不能满足所有施工内容的需求，BIM 技术也是如此。工作人员可以通过 BIM 技术和其他技术的组合应用，更加形象化地模拟施工，为后期现场施工和竣工验收创造良好的条件。三、上海宝山再生能源利用中心项目简介宝山再生能源利用中心项目位于上海市宝山区罗泾厚板厂地块产业园东北角，项目占地面积约 13.5 万平方米，总建筑面积约 161323 平方米，幕墙面积约 11 万平方米。幕墙共有十八个系统，其中主要典型系统有 FS1 铝合金张拉网（氟碳喷涂）幕墙、FS2 铝板幕墙（烟囱及造型塔）、烟囱顶部搪瓷钢板幕墙、FS3 屋面穿孔铝板幕墙、FS4GRC 板幕墙（假山）、FS5 波浪形铝板幕墙（主工房屋顶）、FS6 橱窗幕墙（交通核）、FS7铝板幕墙（主工房屋顶）、FS8 耐候钢幕墙（火炬）、FS9 展示中心框架玻璃幕墙、FS10 水泥纤维板幕墙。其中涉及 BIM 技术应用指导的主要有：主工房屋顶异形双曲铝板屋面；烟囱及造型塔异形双曲铝板幕墙；烟囱及造型塔异形双曲耐高温纳米钛瓷不锈钢板幕墙；异形火炬耐候钢幕墙；变截面退进式异形假山 GRC 幕墙。四、BIM 技术施工应用规划以及特点（一）主工房屋顶异形双曲铝板屋面从每个立面观测，该项目的主工房屋顶设计造型为中间下凹、两端上翘的造型，四面合拢的建筑物造型为 4 个阳角屋面向上抬升、4 个立面中间屋面向下凹陷。整个屋面宽度进深最大处达 7 米，从屋顶外立面向女儿墙内侧呈 2%的坡度延伸。众多角度的变化导致整个屋面为双曲异形造型，且内外阳角板块为双斜度异形板，因此该屋面应用了 BIM 深化设计处理、BIM 出图等技术。（二）烟囱及造型塔异形双曲铝板幕墙、烟囱及造型塔异形双曲耐高温纳米钛瓷不锈钢板幕墙该项目以烟囱及造型塔为标志性特色构筑物，造型塔和烟囱整体组成了类似雪山双塔的造型，烟囱高达 98 米，造型塔高达 137 米，两个构筑物相互依附，外立面 80 米以上顶端为异形双曲耐高温纳米钛瓷不锈钢板幕墙，外立面 80 米以下为异形双曲铝板幕墙。整个铝板颜色共有四种，随机交错分布。面板随结构曲线随机变化，无一块重复面板。该双塔集异形、双曲、高耸、危大特性于一身，是本项目 BIM 技术深度全贯穿应用的案例，包括 BIM 设计、BIM 深化、BIM 出图，现场结构采用三维逆向扫描建模，应用 BIM 建立安装模型、模拟施工碰撞。（三）异形火炬耐候钢幕墙该火炬造型为三角板拼接异形造型，底部为七巧板拼接方式屋盖，3 面封闭，顶部有 3 只棱柱状火炬烟囱，总高度约 25米。整个火炬外幕墙均为耐候钢板幕墙，该幕墙整体采用焊接连接工艺，面板安装进度调整难度较大，为此开发了专用的调节底座。整体龙骨及面板均采用 BIM 设计，现场结构采用三维逆向扫描建模。（四）变截面退进式异形假山 GRC 幕墙。该假山幕墙使用 GRC 材质，每块面板为菱形板块，假山倾斜面为渐变式倾斜，在转角处倾斜的面板最多的有 5 面交汇，假山面板共有 6 种颜色和突起宽度，形成凹凸的质感。整体龙骨以及面板均采用 BIM 设计、BIM 指导放线测量。五、BIM 技术的施工应用方法及施工指导辅助本案例分析以烟囱和造型塔以及火炬为主。（一）烟囱烟囱造型由 6 大斜面拼接而成，顶部有屋顶和铝格栅（图 1）。烟囱主钢结构由上海宝冶集团有限公司完成，我公司安排了三维逆向扫描建模，对整个烟囱结构进行了 360 无死角扫描，形成数以万计的点云，通过点云合拢形成各个杆件，并以此为基础建立了还原现场结构的模型。3D 模型建设完毕后，在此主结构模型基础上进行幕墙表皮的主次龙骨建模以及面板建模。图 1 烟囱现场结构模型建立完成后，通过 BIM 出图，一次性将直线龙骨、弯圆龙骨、双曲龙骨、双曲面板以及五金配件全部出图。6 大斜面渐变式倾斜，主龙骨为 250mm150mm8mm 热镀锌方管，在厂里定尺加工完成后，采用顶弯拉弯等工艺使其呈现出渐变倾斜的造型。龙骨在工厂进行螺栓孔冲孔并现场安装连接槽钢角码、支座。在龙骨两端分别贴上定位十字靶心。122/总第239期/2023/6学人问津现场通过全站仪找到模型中该龙骨的准确位置。完成主龙骨定位后，次龙骨根据标高安装，采用螺栓连接以保证伸缩性，面板顶部为耐高温纳米钛瓷不锈钢板，80 米以下区域随机排布 4 种颜色铝板。面板安装根据定位坐标弹线，将控制线弹在钢龙骨上以确保面板安装的精度。施工措施采用脚手架和吊篮搭配作业的模式。塔冠的顶部采用脚手架、满堂架，塔身采用在主架构搭设跑道的形式满足施工人员作业，焊接采用钢结构施工用挂笼形式作业。面板安装根据完成面倾斜程度架设 57 台吊篮进行。（二）造型塔造型塔结构整体为匕首尖刀状，通体为耐高温纳米钛瓷不锈钢板以及 4 种颜色铝板包裹，且花色随机分布（图 2）。图 2 造型塔结构造型塔主钢结构由上海宝冶集团有限公司完成，我公司同样安排了三维逆向扫描建模（图 3），3D 模型建设完毕后，在此主结构模型基础上进行幕墙表皮的主次龙骨建模以及面板建模。但造型塔的双曲板较多，顶部耐高温纳米钛瓷不锈钢板加工难度较大，塔脊位置为高角度倾斜，整个造型塔的施工环节较为复杂。其一，由于造型塔主体结构为钢圆管，因此我公司定制了钢底座与主钢结构紧密结合，钢底座定位采用全站仪空间定位。其二，搭设满堂脚手架，提供行走平台，钢结构龙骨安装采用塔吊单根吊装。其三，主龙骨安装完成后，脚手架改外悬挑并提供次龙骨安装平台。其四，塔尖采用 4 段整体合围龙骨吊装。其五，面板安装及打胶采用倒序由上往下安装，安装一层，拆改脚手架一层，提供打胶作业平台。图 3 三维扫描造型塔的材料单统一由 BIM 建好模型后直接生成图纸以及相关加工图。（三）火炬火炬结构采用逆向建模，火炬整体为壳状结构，上面有三个烟囱，后期为常年燃烧剩余甲烷的放燃口。整个火炬体量不大，但工艺复杂，内部采用热镀锌龙骨，表面采用 5 毫米耐候钢，整体通红。面板呈七巧板状焊接拼接。火炬 3 个小烟囱钢龙骨安装采用全站仪定位，确保每支龙骨精准安装，面板采用地面拼装，龙骨和面板整体安装焊接成桶状再进行汽车吊吊装、拼装。缝隙处理为自开发的螺栓调节底座。安装完成后板块之间再进行电焊做锈固锈处理。火炬通过模型提供定位坐标、辅助精准安装、确认现场靶点，采用油漆喷涂、钢结构上锚戳定位点来实现。六、结语该项目在施工前期设计、下单到施工全过程贯穿使用 BIM技术，对工程的实现进行了精确指导，既使用了反向 BIM 建模技术，又使用了正向精细化建模，对底座定位、龙骨定位、面板安装等一系列工序进行了贯穿式指导。在异形双曲面金属板的工程应用中充分验证了其可行性以及 BIM 指导安装达到了高质量标准。参考文献：1 王佃鹏.BIM 在市政工程中的应用与发展 J.城市建设理论研究（电子版），2023，429（3）：128-130.2 周咸暄.BIM 技术在房建工程施工中的应用探究 J.散装水泥，2022，220（5）：120-122.3 潘福，付建武.BIM 技术在南光中心施工过程中的综合应用 J.建筑技术开发，2022，49（20）：92-94.4 孙剑锋，张先发.BIM 技术在建筑工程施工管理中的应用 J.智能建筑与智慧城市，2022，311（10）：96-98.5 王林，姜同兴，王远，等.基于 Revit 的土石方施工阶段 BIM 技术应用 J.建筑技术，2022，53（9）：1227-1228.作者简介：1.高鹏飞，男，安徽利辛人，本科，研究方向：建筑幕墙；2.王宇浩，男，河南周口人，本科，研究方向：建筑幕墙；3.李佳俊，男，江苏泗阳人，本科，研究方向：建筑幕墙。123总第239期/2023/6/学人问津